[Information Communications : 정보통신공학] Circuit switch VS. Packet switch

[ 개요 ]

• Switched communications networks
• Circuit swtiching networks
• circuit switching concepts
  • Cf ; blocking, non-blocking network 
  • space division switching
  • time division switching
• packet switching principles
  • switching technique
  • (external network interface)
  • comparison of circuit and packet switching(datagram, vitual circuit)

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Switched Communications Networks

• Switching nodes : nodes사이로 데이터를 움직이는 switching기능을 제공한다.
• Station : network에 붙어있는 디바이스
• Nodes : 소통을 제공하는 switching기기
• Communications network : node의 집합
• Switched communication network -->station에서 network로 들어가는 data가 node to node로 destination으로 라우트 된다.

스위치 통신 네트워크는 전용 회선을 사용하지 않고 여러 사용자가 동시에 네트워크를 공유할 수 있으며, 효율적인 대역폭 사용과 통신 경로의 다양성을 제공합니다.

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Circuit Switching

• 두 station간 할당된 path를 사용한다.
• 비효율적일 수 있다.
  • 채널 용량은 연결 지속기간동안 전용으로 사용된다. 그러므로 데이터가 없는 경우에는 해당 용량이 낭비됨
• 연결을 하는 데 시간이 든다.
• 한 번 연결되면, 전송이 투명하다
• 단계 : Establish -> Transfer -> Disconnect

Circuit swtiching technology

• voice traffic을 다루는 곳에서 왔다.
  • * delay의 편차가 일정하면, 그 주기만큼 자르면된다. 만약, 오차가 일정하지 않는 경우 힘들어진다.
• 목소리 신호처럼 아날로그 전송에 효과적
• 디지털 전송에는 효과적이지 않음
• 투명성 : circuit이 한번 만들어지면, 직접적인 연결로 보여지므로 특별한 logic이 필요하지 않아 좋음

Circuit switching node의 구성요소 (Concept)

• Digital swtich
  • 투명한 신호 path를 제공한다
  • full-duplex transmission(오고가는 전송)을 허락한다.
• Network interface
  • 디지털 기기를 연결하는 데에 필요한 기능과 하드웨어
• Control unit
  • 설립, 유지, 연결 끊기를 담당

Cf ; Blocking or Non-blocking
(1) Blocking network
- 딜레이가 존재
- 수용할 수 있는 사용자가 될 때까지 멈췄다가 되면 허락
- 모든 path가 사용되고 있어서 station 연결이 불가능
- 음성 시스템에서 사용됨

(2) Non-blocking network
- 딜레이가 없음
- 모든 station이 한번에 연결되는걸 허락
- 착신자가 자유로운 경우 가능한 모든 연결 요청을 허용
- 데이터 연결 터미널이 오랜 기간 연결되어야 할 때, 필요함

Space Division Switching

• 아날로그 신호를 위해 개발되었지만, 디지털 영역으로도 확장됐음
• 신호 path가 물리적으로 다른 것과 분리되어 있음
• path가 하나의 전송 신호에 단독으로 할당됨
• crosspoint나 semiconductor gate가 switch의 기본 block -> crosspoint가 활성화되면, source 와 destination이 연결됨
• matrix switch와 stage로 나뉘어져 있는 switch가 있는데, stage로 나누는 것이 crosspoint가 더 적기 때문에 공간 활용에 더욱 효율적임

three stage space division : blocking ->동시 접속이 좀 제한되므로

single stage crossbar matrix : non-blocking -> 더 많은 crosspoint 가 있으므로

TIme Division Switching

• 최근 디지털 시스템을 공간과 시간 분할이 효율적인 것을 사용함
• virtual circuits을 만들고 유지하기 위해 사용
• 낮은 속도의 bit stream을 pieces로 자르고 더 빠른 stream과 공유함
• 개별 pieces는 input에서 output으로 가는 흐름의 control logic으로 조작

TSI (Time slot interchange) :  data를 나눠서 관리하게 함

- 과정 : 시간을 나누고 data를 보관할 수 있는 곳을 만들고 pointer 를 이용하여 읽는다.

전통 방식은 controller가 합쳐져 있었는데, 최근 방식은 분리했다. 이렇게 하면서 딜레이를 없앤다.

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Packet Switching

• circuit 이 음성을 위해 만들어졌다면, packet은 data를 위해 만들어진것
• 작은 패깃들 단위로 전송하는 방식
• 패킷 : user data + control info
  • user data : a larger message 의 부분
  • control information : routing (addressing)을 포함
• 패킷을 받고 버퍼에 저장하고 다음 노드로 넘기는 방식

장점

• line사용에효율적임 : 하나의라인에 많은 패킷들이 공유됨
• 패킷이 빠르게 전송됨
• 데이터 속도 변환 : station이 해당 속도로 로컬 노드에 연결, 속도를 일정하게하라는 요청을받으면 노드가 데이터를 버퍼에 넣음 
•  네트워크가 바쁠 때에도, 패킷을 수용된다.
• 우선순위가 사용된다.

Switching Techniques

• station은 긴 메시지를 패킷단위로 쪼갠다.
  • 패킷단위로 쪼개 사이즈를 줄이면 전송시간에 대한 시간을 단축하는 데에 효과적이다.
• 패킷은 한번에 하나씩 네트워크로 보낸다.
• 패킷은 두가지 방법으로 다뤄진다.
  • 1. Datagram : 각 패킷이 이전 패킷의 참조 없이 독립적으로 다뤄짐
    • 통화설정 지연이 없음, 융동성이 더 있고, 더 믿을만한 방법임
  • 2. Virtual circuit : 패킷이 보내지기 전에 미리 계획된 라우트가 만들어 짐 (fast track 을 가상으로 만들어냄)
    • 네트워크가 에러 조절과 순서가 변하지 않도록 sequencing을 지킬 수 있음
    • 패킷이 더 빨리 도착함, set up 절차과정이 있으므
    • 덜 믿을만함 (path가 공개된다면,,)

Circuit vs. Datagram Packet Switching vs. Virtual Circuit Packet Switching